Paldies, ka apmeklējāt vietni Nature.com. Jūsu izmantotajai pārlūkprogrammas versijai ir ierobežots CSS atbalsts. Lai iegūtu labākos rezultātus, iesakām izmantot jaunāku pārlūkprogrammas versiju (vai izslēgt saderības režīmu pārlūkprogrammā Internet Explorer). Tikmēr, lai nodrošinātu nepārtrauktu atbalstu, mēs vietni attēlojam bez stila vai JavaScript.
Esenciālā tremora (ET) agrīna diagnostika var būt sarežģīta, īpaši, ja to atšķir no veseliem kontroles subjektiem (HC) un Parkinsona slimības (PS). Nesen fekāliju paraugu analīze attiecībā uz zarnu mikrobiotu un tās metabolītiem ir sniegusi jaunas metodes jaunu neirodeģeneratīvo slimību biomarķieru atklāšanai. Īsās ķēdes taukskābes (ĪĶT), kas ir galvenais zarnu floras metabolīts, PD gadījumā izkārnījumos ir samazinātas. Tomēr fekāliju ĪĶT nekad nav pētītas ET gadījumā. Mūsu mērķis bija izpētīt ĪĶT līmeni fekālijās ET gadījumā, novērtēt to saistību ar klīniskajiem simptomiem un zarnu mikrobiotu, kā arī noteikt to potenciālo diagnostisko spēju. Fekāliju ĪĶT un zarnu mikrobiota tika mērītas 37 ET, 37 jauniem PD un 35 HC. Aizcietējums, autonomās disfunkcijas un tremora smagums tika novērtēts, izmantojot skalas. Propionāta, butirāta un izobutirāta līmenis fekālijās ET gadījumā bija zemāks nekā HC gadījumā. Propionskābes, sviestskābes un izobutirāta kombinācija atšķīra ET no HC ar AUC 0,751 (95% TI: 0,634–0,867). Fekāliju izovalerskābes un izobutirskābes līmenis bija zemāks ET gadījumā nekā PD gadījumā. Izovalerskābe un izobutirskābe atšķir ET un PD ar AUC 0,743 (95% TI: 0,629–0,857). Fekāliju propionāts ir apgriezti proporcionāls aizcietējumiem un autonomās nervu sistēmas disfunkcijai. Izobutirskābe un izovalerīnskābe ir apgriezti proporcionālas trīces smaguma pakāpei. Fekāliju īso ķēdes taukskābju (ĪĶT) samazināšanās bija saistīta ar Faecalibacterium un Streptobacterium daudzuma samazināšanos ET gadījumā. Tādējādi īso ķēdes taukskābju (ĪĶT) saturs fekālijās samazinās ET gadījumā un ir saistīts ar klīniskās ainas smagumu un izmaiņām zarnu mikrobiotā. Fekāliju propionāts, butirāts, izobutirāts un izovalerāts varētu būt potenciāli ET diagnostiskie un diferenciāldiagnostiskie biomarķieri.
Esenciālais tremors (ET) ir progresējoša, hroniska neirodeģeneratīva slimība, kam galvenokārt raksturīgs augšējo ekstremitāšu tremors, kas var ietekmēt arī citas ķermeņa daļas, piemēram, galvu, balss saites un apakšējās ekstremitātes1. ET klīniskās pazīmes ietver ne tikai motoriskus simptomus, bet arī dažas nemotoriskas pazīmes, tostarp kuņģa-zarnu trakta slimības2. Ir veikti daudzi pētījumi, lai pārbaudītu esenciālā tremora patoloģiskās un fizioloģiskās īpašības, taču nav identificēti skaidri patofizioloģiski mehānismi3,4. Jaunākie pētījumi liecina, ka mikrobiotas-zarnu-smadzeņu ass disfunkcija var veicināt neirodeģeneratīvas slimības, un arvien vairāk pierādījumu liecina par iespējamu divvirzienu saikni starp zarnu mikrobiotu un neirodeģeneratīvām slimībām5,6. Jāatzīmē, ka vienā gadījuma ziņojumā fekālo mikrobiotas transplantācija uzlaboja gan esenciālo tremoru, gan kairinātu zarnu sindromu pacientam, kas var liecināt par ciešu saistību starp zarnu mikrobiotu un esenciālo tremoru. Turklāt mēs arī atklājām specifiskas izmaiņas zarnu mikrobiotā pacientiem ar ET, kas stingri apstiprina zarnu disbiozes svarīgo lomu ET8.
Runājot par zarnu disbiozi neirodeģeneratīvo slimību gadījumā, Parkinsona slimība ir visplašāk pētīta5. Nesabalansēta mikrobiota var palielināt zarnu caurlaidību un aktivizēt zarnu gliju, izraisot alfa-sinukleinopātijas9,10,11. Parkinsona slimībai (PD) un esophagealismam (ET) ir dažas kopīgas iezīmes, piemēram, līdzīgs trīcebiežums pacientiem ar ET un PD, pārklājošs miera stāvokļa trīce (tipisks trīce PD gadījumā) un posturāls trīce (galvenokārt sastopama ET pacientiem), apgrūtinot to atšķirību agrīnās stadijās12. Tāpēc mums steidzami jāatver noderīgs logs, lai atšķirtu ET un PD. Šajā kontekstā specifiskās zarnu disbiozes un ar to saistīto metabolītu izmaiņu izpēte ET gadījumā un to atšķirību no PD identificēšana varētu kļūt par potenciāliem biomarķieriem ET diagnostikai un diferenciāldiagnozei.
Īsās ķēdes taukskābes (ĪĶT) ir galvenie metabolīti, ko rada zarnu baktēriju fermentācija ar uztura šķiedrvielām, un tiek uzskatīts, ka tām ir izšķiroša nozīme zarnu un smadzeņu mijiedarbībā13,14. ĪĶT uzsūc resnās zarnas šūnas un caur portālo vēnu sistēmu transportē uz aknām, un dažas ĪĶT nonāk sistēmiskajā asinsritē. ĪĶT lokāli ietekmē zarnu barjeras integritātes saglabāšanu un iedzimtās imunitātes veicināšanu zarnu gļotādā15. Tām ir arī ilgtermiņa ietekme uz asins-smadzeņu barjeru (ASB), stimulējot saspringto savienojumu proteīnus un aktivizējot neironus, stimulējot G proteīnu saistītos receptorus (GPCR) šķērsot AAS16. Acetāts, propionāts un butirāts ir visizplatītākās ĪĶT resnajā zarnā. Iepriekšējie pētījumi liecina par samazinātu etiķskābes, propionskābes un sviestskābes līmeni fekālijās pacientiem ar Parkinsona slimību17. Tomēr ĪĶT līmenis fekālijās nekad nav pētīts pacientiem ar estētisko tremencēto slimību.
Tādējādi mūsu pētījuma mērķis bija identificēt specifiskas fekāliju īsšūnu taukskābju (ĪĶT) izmaiņas pacientiem ar estētisko distrofiju (ET) un to atšķirības no pacientiem ar Parkinsona slimību, novērtēt fekāliju īsšūnu taukskābju saistību ar ET klīniskajiem simptomiem un zarnu mikrobiotu, kā arī noteikt fekāliju paraugu potenciālās diagnostiskās un diferenciāldiagnostikas iespējas. KZhK. Lai risinātu ar anti-PD zālēm saistītos traucējošos faktorus, mēs izvēlējāmies pacientus ar nesen diagnosticētu Parkinsona slimību kā slimības kontroles grupu.
37 ET, 37 PD un 35 HC demogrāfiskie un klīniskie raksturlielumi ir apkopoti 1. tabulā. ET, PD un HC tika salīdzināti pēc vecuma, dzimuma un ĶMI. Trijām grupām bija arī līdzīgas smēķēšanas, alkohola lietošanas un kafijas un tējas dzeršanas proporcijas. PD grupas Wexner skalas rādītājs (P = 0,004) un HAMD-17 skalas rādītājs (P = 0,001) bija augstāks nekā HC grupā, un ET grupas HAMA skalas rādītājs (P = 0,011) un HAMD-17 skalas rādītājs (P = 0,011) bija augstāks nekā HC grupā. Slimības gaita ET grupā bija ievērojami ilgāka nekā PD grupā (P<0,001).
Fekāliju propionskābes (P = 0,023), etiķskābes (P = 0,039), sviestskābes (P = 0,020), izovalerskābes (P = 0,045) un izosviestskābes (P = 0,015) līmeņos tika konstatētas būtiskas atšķirības. Turpmākā post hoc analīzē propionskābes (P = 0,023), sviestskābes (P = 0,007) un izosviestskābes (P = 0,040) līmenis ET grupā bija ievērojami zemāks nekā HC grupā. Pacientiem ar ET bija zemāks izovalerāta (P = 0,014) un izobutirāta (P = 0,005) līmenis nekā pacientiem ar Parkinsona slimību. Turklāt pacientiem ar Parkinsona slimību (PD) fekāliju propionskābes (P = 0,013), etiķskābes (P = 0,016) un sviestskābes (P = 0,041) līmenis bija zemāks nekā pacientiem ar hronisku karcinomu (CC) (1. att. un 1. papildtabula).
ag attiecīgi apzīmē propionskābes, etiķskābes, sviestskābes, izovalerskābes, valerskābes, kapronskābes un izosviestskābes grupu salīdzinājumu. Starp trim grupām bija būtiskas atšķirības fekāliju propionskābes, etiķskābes, sviestskābes, izovalerskābes un izosviestskābes līmeņos. ET esenciālais tremors, Parkinsona slimība, vesela HC kontrole, īsķēžu taukskābes (ĪĶT). Būtiskas atšķirības norāda *P < 0,05 un **P < 0,01.
Ņemot vērā slimības gaitas atšķirības starp ET grupu un PD grupu, mēs pētījām 33 pacientus ar agrīnu PD un 16 pacientus ar ET (slimības gaita <3 gadi) tālākai salīdzināšanai (2. papildtabula). Rezultāti parādīja, ka fekāliju propionskābes saturs ET bija ievērojami zemāks nekā HA (P = 0,015). Atšķirība starp ET un HC sviestskābes un izobutirskābes gadījumā nebija būtiska, taču tendence joprojām bija novērojama (P = 0,082). Fekāliju izobutirāta līmenis bija ievērojami zemāks pacientiem ar ET salīdzinājumā ar pacientiem ar PD (P = 0,030). Atšķirība starp ET un PD izovalerskābes gadījumā nebija būtiska, taču tendence joprojām bija novērojama (P = 0,084). Propionskābes (P = 0,023), etiķskābes (P = 0,020) un sviestskābes (P = 0,044) līmenis PD pacientiem bija ievērojami zemāks nekā HC pacientiem. Šie rezultāti (1. papildattēls) kopumā atbilst galvenajiem rezultātiem. Rezultātu atšķirība starp kopējo izlasi un agrīnās pacientu apakšgrupu var būt saistīta ar mazāku izlases lielumu apakšgrupā, kā rezultātā datu statistiskā jauda ir zemāka.
Pēc tam mēs pārbaudījām, vai fekāliju īsšūnu taukskābju (ĪĶT) līmeņi var atšķirt pacientus ar estrogēno hipertensiju (ET) no pacientiem ar kuņģa-zarnu trakta slimību (KU) vai Parkinsona slimību (PD). Saskaņā ar ROC analīzi, propionātu līmeņu AUC atšķirība bija 0,668 (95% TI: 0,538–0,797), kas ļāva atšķirt pacientus ar ET no HC. Pacientus ar ET un GC varēja atšķirt pēc butirāta līmeņa ar AUC 0,685 (95% TI: 0,556–0,814). Izosviestskābes līmeņa atšķirības var atšķirt pacientus ar ET no HC ar AUC 0,655 (95% TI: 0,525–0,786). Apvienojot propionāta, butirāta un izobutirāta līmeņus, tika iegūts augstāks AUC 0,751 (95% TI: 0,634–0,867) ar jutību 74,3% un specifiskumu 72,9% (2.a att.). Lai atšķirtu pacientus ar estētisko un plaušu slimību (ET) un Parkinsona slimību (PD), izovalerskābes līmeņa AUC bija 0,700 (95% TI: 0,579–0,822) un izosviestskābes līmeņa AUC bija 0,718 (95% TI: 0,599–0,836). Izovalerskābes un izosviestskābes līmeņu kombinācijai bija augstāks AUC – 0,743 (95% TI: 0,629–0,857), jutība – 74,3% un specifiskums – 62,9% (2.b att.). Turklāt mēs pārbaudījām, vai īsšūnu taukskābju (ĪĶT) līmenis Parkinsona slimības pacientu fekālijās atšķīrās no kontroles grupas. Saskaņā ar ROC analīzi, AUC pacientu ar PD identificēšanai, pamatojoties uz propionskābes līmeņa atšķirībām, bija 0,687 (95% TI: 0,559–0,814), jutība – 68,6% un specifiskums – 68,7%. Acetāta līmeņa atšķirības var atšķirt Parkinsona slimības pacientus no hepatīta slimniekiem (HC), kuru AUC ir 0,674 (95 % TI: 0,542–0,805). Parkinsona slimības pacientus no kuņģa sulas (KH) var atšķirt tikai pēc butirāta līmeņa, kura AUC ir 0,651 (95 % TI: 0,515–0,787). Apvienojot propionāta, acetāta un butirāta līmeņus, tika iegūts AUC 0,682 (95 % TI: 0,553–0,811) (2.c attēls).
Krievijas Pareizticīgās baznīcas diskriminācija pret ET un HC; b ROC diskriminācija pret ET un PD; c ROC diskriminācija pret PD un HC; ET esenciālais tremors, Parkinsona slimība, veselīga HC kontrole, īsšūnu faringīts.
Pacientiem ar estētisko hipertensiju (ET) fekāliju izobutērskābes līmenis negatīvi korelēja ar FTM punktu skaitu (r = -0,349, P = 0,034), un fekāliju izovalerskābes līmenis negatīvi korelēja ar FTM punktu skaitu (r = -0,421, P = 0,001) un TETRAS punktu skaitu (r = -0,382, P = 0,020). Pacientiem ar estētisku hipertensiju (ET) un Parkinsona slimību (PD) fekāliju propionāta līmenis negatīvi korelēja ar SCOPA-AUT punktu skaitu (r = -0,236, P = 0,043) (3. attēls un 3. papildtabula). Ne ET grupā (P ≥ 0,161), ne PD grupā (P ≥ 0,246) nebija būtiskas korelācijas starp slimības gaitu un īsšūnu taukskābēm (SCFA) (4. papildtabula). Pacientiem ar PD fekāliju kapronskābes līmenis pozitīvi korelēja ar MDS-UPDRS punktu skaitu (r = 0,335, P = 0,042). Visiem dalībniekiem fekāliju propionāta (r = −0, 230, P = 0, 016) un acetāta (r = −0, 210, P = 0, 029) līmenis bija negatīvi korelēts ar Veksnera rādītājiem (3. att. un 3. papildtabula).
Fekāliju izosviestskābes līmenis negatīvi korelēja ar FTM rādītājiem, izovalerskābe negatīvi korelēja ar FTM un TETRAS rādītājiem, propionskābe negatīvi korelēja ar SCOPA-AUT rādītājiem, kapronskābe pozitīvi korelēja ar MDS-UPDRS rādītājiem, un propionskābe negatīvi korelēja ar FTM un TETRAS rādītājiem. TETRAS un etiķskābe negatīvi korelēja ar Veksnera rādītāju. MDS-UPDRS asociācijas sponsorētā Vienotās Parkinsona slimības vērtēšanas skalas versija, Mini garīgās veselības stāvokļa pārbaude MMSE, Hamiltona depresijas vērtēšanas skala HAMD-17, 17 jautājumi, Hamiltona trauksmes vērtēšanas skala HAMA, HY Hoehn un Yahr stadijas, SCFA, SCOPA-AUT Parkinsona slimības autonomās simptomu iznākuma skala, FTM Fana-Tolosa-Marin klīniskā trīce vērtēšanas skala, TETRAS pētniecības grupas (TRG) esenciālā trīce vērtēšanas skala. Būtiskas atšķirības norāda ar *P < 0,05 un **P < 0,01.
Mēs tālāk pētījām zarnu mikrobiotas diskriminējošo raksturu, izmantojot LEfSE analīzi, un tālākai analīzei izvēlējāmies ģints relatīvā daudzuma datu līmeni. Salīdzinājumi tika veikti starp ET un HC, kā arī starp ET un PD. Pēc tam tika veikta Spīrmena korelācijas analīze attiecībā uz zarnu mikrobiotas relatīvo daudzumu un fekāliju īsķēžu taukskābju līmeņiem abās salīdzināšanas grupās.
ET un CA analīzē bija klātesošas Faecalibacterium (korelēja ar sviestskābi, r = 0,408, P < 0,001), Lactobacillus (korelēja ar sviestskābi, r = 0,283, P = 0,016), Streptobacterium (korelēja ar propionskābi, r = 0,327). , P = 0,005; korelēja ar sviestskābi, r = 0,374, P = 0,001; korelē ar izosviestskābi, r = 0,329, P = 0,005), Howardella (korelē ar propionskābi, r = 0,242, P = 0,041), Raoultella (korelē ar propionātu, r = 0,249, P = 0,035) un Candidatus Arthromitus (korelē ar izosviestskābi, r = 0,302, P = 0,010) daudzums samazinās ET laikā un ir pozitīvi korelēts ar fekāliju īsšūnu taukskābju līmeni. Tomēr Stenotropomonas daudzums palielinājās ET laikā un bija negatīvi korelēts ar fekāliju izobutirāta līmeni (r = -0,250, P = 0,034). Pēc FDR korekcijas tikai korelācija starp Faecalibacterium, Catenibacter un īsšūnu taukskābēm saglabājās nozīmīga (P ≤ 0,045) (4. att. un 5. papildtabula).
ET un HC korelācijas analīze. Pēc FDR korekcijas tika konstatēts, ka Faecalibacterium (pozitīvi saistīta ar butirātu) un Streptobacterium (pozitīvi saistīta ar propionātu, butirātu un izobutirātu) daudzums ET grupā ir samazināts un pozitīvi saistīts ar fekāliju īsšūnu taukskābju (ĪĶT) līmeni. b ET un PD korelācijas analīze. Pēc FDR korekcijas netika konstatēta būtiska saistība. ET esenciālais tremors, Parkinsona slimība, veselīga HC kontrole, ĪĶT. Būtiskas atšķirības norāda ar *P < 0,05 un **P < 0,01.
Analizējot ET salīdzinājumā ar PD, tika konstatēts paaugstināts Clostridium trichophyton līmenis ET grupā, un tas korelēja ar fekāliju izovalerskābi (r = -0,238, P = 0,041) un izosviestskābi (r = -0,257, P = 0,027). Pēc FDR korekcijas abi saglabājās nozīmīgi (P≥0,295) (4. attēls un 5. papildtabula).
Šis ir visaptverošs pētījums, kurā tiek pētīts īskķēžu taukskābju (ĪĶT) līmenis fekālijās un korelēts tas ar zarnu mikrobiotas izmaiņām un simptomu smagumu pacientiem ar estētisko hipertensiju (ET), salīdzinot ar pacientiem ar kuņģa-zarnu trakta slimību (KH) un Parkinsona slimību (PD). Mēs atklājām, ka pacientiem ar estētisko hipertensiju (KH) fekāliju ĪĶT līmenis bija samazināts un bija saistīts ar slimības klīnisko smagumu un specifiskām izmaiņām zarnu mikrobiotā. Īskķēžu taukskābju (ĪĶT) kumulatīvais līmenis fekālijās atšķir EST no zarnu trakta slimības (GK) un PD.
Salīdzinot ar pacientiem ar gastroenterītu (GC), pacientiem ar etioloģiju (ET) ir zemāks propionskābes, sviestskābes un izosviestskābes līmenis fekālijās. Propionskābes, sviestskābes un izosviestskābes kombinācija atšķīra ET un HC ar AUC 0,751 (95% TI: 0,634–0,867), jutīgumu 74,3% un specifiskumu 72,9%, kas norāda uz to izmantošanu kā diagnostiskiem biomarķieriem ET potenciālajai lomai. Turpmāka analīze parādīja, ka fekāliju propionskābes līmenis bija negatīvi korelēts ar Veksnera skalas un SCOPA-AUT skalas rādītājiem. Fekāliju izosviestskābes līmenis bija apgriezti proporcionāls FTM skalas rādītājiem. No otras puses, butirāta līmeņa samazināšanās ET bija saistīta ar īskās ķēdes taukskābes producējošās mikrobiotas, Faecalibacterium un Categorybacter, daudzuma samazināšanos. Turklāt Catenibacter daudzuma samazināšanās ET bija saistīta arī ar fekāliju propionskābes un izosviestskābes līmeņa samazināšanos.
Lielāko daļu īsās ķēdes taukskābju (ĪĶT) kolonocīti galvenokārt uzņem caur H+ vai nātrija atkarīgiem monokarboksilāta transportētājiem. Absorbētās īsās ķēdes taukskābes tiek izmantotas kā enerģijas avots kolonocītiem, savukārt tās, kas netiek metabolizētas kolonocītos, tiek transportētas portālajā asinsritē 18. Īsās ķēdes taukskābes (ĪĶT) var ietekmēt zarnu kustīgumu, uzlabot zarnu barjeras funkciju un ietekmēt saimnieka metabolismu un imunitāti 19. Iepriekš tika atklāts, ka Parkinsona slimības pacientiem butirāta, acetāta un propionāta fekāliju koncentrācija bija samazināta salīdzinājumā ar HC17, kas atbilst mūsu rezultātiem. Mūsu pētījumā tika konstatēts ĪĶT samazinājums pacientiem ar estētisko fibrozi, taču maz ir zināms par ĪĶT lomu estētisko fibrozi patoloģijā. Butirāts un propionāts var saistīties ar GPCR un ietekmēt no GPCR atkarīgu signalizāciju, piemēram, MAPK un NF-κB20 signalizāciju. Zarnu-smadzeņu ass pamatkoncepcija ir tāda, ka zarnu mikrobu izdalītā ĪĶT var ietekmēt saimnieka signalizāciju, tādējādi ietekmējot zarnu un smadzeņu darbību. Tā kā butirātam un propionātam ir spēcīga inhibējoša iedarbība uz histonu deacetilāzes (HDAC) aktivitāti21 un butirāts var darboties arī kā transkripcijas faktoru ligands, tiem ir plaša ietekme uz saimnieka metabolismu, diferenciāciju un proliferāciju, galvenokārt pateicoties to ietekmei uz gēnu regulāciju22. Pamatojoties uz pierādījumiem par īsajām ķēdes taukskābēm (ĪĶT) un neirodeģeneratīvām slimībām, butirāts tiek uzskatīts par terapeitisku kandidātu, pateicoties tā spējai koriģēt traucētu HDAC aktivitāti, kas var būt par starpnieku dopamīnerģisko neironu bojāejai Parkinsona slimībā (PD)23,24,25. Pētījumi ar dzīvniekiem ir arī pierādījuši sviestskābes spēju novērst dopamīnerģisko neironu deģenerāciju un uzlabot kustību traucējumus PD modeļos26,27. Ir konstatēts, ka propionskābe ierobežo iekaisuma reakcijas un aizsargā BBB integritāti28,29. Pētījumi ir parādījuši, ka propionskābe veicina dopamīnerģisko neironu izdzīvošanu, reaģējot uz rotenona toksicitāti PD modeļos30, un ka propionskābes iekšķīga lietošana novērš dopamīnerģisko neironu zudumu un motorisko deficītu pelēm ar PD31. Par izosviestskābes funkciju ir maz zināms. Tomēr nesenā pētījumā atklājās, ka peļu kolonizācija ar B. ovale palielināja zarnu īskās ķēdes taukskābju (ĪĶT) saturu (tostarp acetātu, propionātu, izobutirātu un izovalerātu) un zarnu GABA koncentrāciju, uzsverot, ka ir noteikta saikne starp zarnu mikrobiotu un neirotransmiteru koncentrācijām32. ET gadījumā patoloģiskas patoloģiskas izmaiņas smadzenītēs ietver Purkinje šūnu aksonu un dendritu izmaiņas, Purkinje šūnu pārvietošanos un zudumu, groza šūnu aksonu izmaiņas, augšupejošo šķiedru savienojumu ar Purkinje šūnu sadalījumu anomālijas un GABA receptoru izmaiņas zobainajā kaulā. kodolos, kas noved pie GABAerģiskās izdalīšanās samazināšanās no smadzenītēm3,4,33. Joprojām nav skaidrs, vai ĪĶT ir saistītas ar Purkinje šūnu neirodeģenerāciju un samazinātu smadzenīšu GABA ražošanu. Mūsu rezultāti liecina par spēcīgu saistību starp ĪĶT un ET, taču šķērsgriezuma pētījuma dizains neļauj izdarīt secinājumus par cēloņsakarību starp ĪĶT un ET slimības procesu; Ir nepieciešami turpmāki garengriezuma pētījumi, tostarp fekāliju ĪĶT sērijveida mērījumi, kā arī dzīvnieku pētījumi, kuros tiek pārbaudīti mehānismi.
Tiek uzskatīts, ka īskās ķēdes taukskābes (ĪĶT) stimulē resnās zarnas gludo muskuļu kontraktilitāti34. Īskās ķēdes taukskābes (ĪĶT) trūkums pasliktina aizcietējumu simptomus, un ĪĶT papildināšana var uzlabot aizcietējumu izraisītas slimības (PD) simptomus35. Mūsu rezultāti arī norāda uz būtisku saistību starp samazinātu fekāliju ĪĶT saturu un palielinātu aizcietējumu un autonomās disfunkcijas līmeni pacientiem ar estētisko tremoru (ET). Vienā gadījuma ziņojumā tika atklāts, ka mikrobiotas transplantācija 7. pacientam uzlaboja gan esenciālo tremoru, gan kairinātu zarnu sindromu, kas vēl vairāk liecina par ciešu saistību starp zarnu mikrobiotu un ET. Tāpēc mēs uzskatām, ka fekāliju ĪĶT/mikrobiota var ietekmēt saimnieka zarnu kustīgumu un autonomās nervu sistēmas darbību.
Pētījumā atklājās, ka samazināts fekāliju īskās ķēdes taukskābju (ĪĶT) līmenis ET bija saistīts ar samazinātu Faecalibacterium (saistīts ar butirātu) un Streptobacterium (saistīts ar propionātu, butirātu un izobutirātu) daudzumu. Pēc FDR korekcijas šī saistība joprojām ir nozīmīga. Faecalibacterium un Streptobacterium ir ĪĶT producējoši mikroorganismi. Ir zināms, ka Faecalibacterium ir butirātu producējošs mikroorganisms36, savukārt galvenie Catenibacter fermentācijas produkti ir acetāts, butirāts un pienskābe37. Faecalibacterium tika konstatēts 100% gan ET, gan HC grupās; ET grupas vidējais relatīvais daudzums bija 2,06% un HC grupas vidējais relatīvais daudzums bija 3,28% (LDA 3,870). Kategorijas baktērija tika konstatēta 21,6% (8/37) HC grupas paraugā un tikai 1 ET grupas paraugā (1/35). Streptobaktēriju samazināšanās un nenosakāmība ET var arī norādīt uz korelāciju ar slimības patogenitāti. Catenibacter sugu mediānais relatīvais daudzums HC grupā bija 0,07% (LDA 2,129). Turklāt pienskābes baktērijas bija saistītas ar izmaiņām fekāliju butirātā (P=0,016, P=0,096 pēc FDR korekcijas), un artrīta kandidāts bija saistīts ar izmaiņām izobutirātā (P=0,016, P=0,072 pēc FDR korekcijas). Pēc FDR korekcijas saglabājas tikai korelācijas tendence, kas nav statistiski nozīmīga. Ir arī zināms, ka laktobacilas ir ĪĶTA (etiķskābes, propionskābes, izosviestskābes, sviestskābes) producentes38, un Candidatus Arthromitus ir specifisks T helper 17 (Th17) šūnu diferenciācijas induktors, un Th1/2 un Treg šūnas ir saistītas ar imūnsistēmas līdzsvaru /Th1739. Nesen veikts pētījums liecina, ka paaugstināts fekāliju pseidoartrīta līmenis var veicināt resnās zarnas iekaisumu, zarnu barjeras disfunkciju un sistēmisku iekaisumu40. Clostridium trichoides līmenis ET pacientiem bija paaugstināts, salīdzinot ar PD. Tika konstatēta negatīva Clostridium trichoides daudzuma korelācija ar izovalerskābi un izosviestskābi. Pēc FDR korekcijas abas saglabājās nozīmīgas (P≥0,295). Clostridium pilosum ir baktērija, kas, kā zināms, ir saistīta ar iekaisumu un var veicināt zarnu barjeras disfunkciju41. Mūsu iepriekšējā pētījumā tika ziņots par izmaiņām zarnu mikrobiotā pacientiem ar ET8. Šeit mēs arī ziņojam par īszobaino tauku (ĪĶT) izmaiņām ET pacientiem un identificējam saistību starp zarnu disbiozi un ĪĶT izmaiņām. Pazemināts ĪĶT līmenis ir cieši saistīts ar zarnu disbiozi un trīces smagumu ET pacientiem. Mūsu rezultāti liecina, ka zarnu-smadzeņu asij var būt svarīga loma ET patogenezē, taču ir nepieciešami turpmāki pētījumi ar dzīvnieku modeļiem.
Salīdzinot ar pacientiem ar Parkinsona slimību (PD), pacientiem ar esotenisko slimību (ET) fekālijās ir zemāks izovalerskābes un izosviestskābes līmenis. Izovalerskābes un izosviestskābes kombinācija identificēja ET PD gadījumā ar AUC 0,743 (95% TI: 0,629–0,857), jutību 74,3% un specifiskumu 62,9%, kas liecina par to potenciālo lomu kā biomarķieriem ET diferenciāldiagnozē. . Izovalerskābes līmenis fekālijās bija apgriezti korelēts ar FTM un TETRAS rādītājiem. Fekāliju izosviestskābes līmenis bija apgriezti korelēts ar FTM rādītājiem. Izosviestskābes līmeņa samazināšanās bija saistīta ar katobaktēriju daudzuma samazināšanos. Par izovalerskābes un izosviestskābes funkcijām ir maz zināms. Iepriekšējā pētījumā tika pierādīts, ka peļu kolonizācija ar B. ovale palielināja zarnu īso ķēdes taukskābju (tostarp acetāta, propionāta, izobutirāta un izovalerāta) daudzumu un zarnu GABA koncentrāciju, izceļot zarnu saikni starp mikrobiotu un zarnu īso ķēdes taukskābju/neirotransmiteru koncentrācijām32. Interesanti, ka novērotais izosviestskābes līmenis bija līdzīgs PD un HC grupās, bet atšķīrās ET un PD (vai HC) grupās. Izosviestskābe varēja atšķirt ET un PD ar AUC 0,718 (95% TI: 0,599–0,836) un identificēt ET un NC ar AUC 0,655 (95% TI: 0,525–0,786). Turklāt izosviestskābes līmenis korelē ar trīces smagumu, vēl vairāk nostiprinot tās saistību ar ET. Jautājums par to, vai iekšķīgi lietojama izosviestskābe var mazināt trīces smagumu pacientiem ar ET, ir pelnījis turpmākus pētījumus.
Tādējādi pacientiem ar ET fekāliju īso ķēdes taukskābju (ĪĶT) saturs ir samazināts, un tas ir saistīts ar ET klīnisko smagumu un specifiskām izmaiņām zarnu mikrobiotā. Fekāliju propionāts, butirāts un izobutirāts var būt ET diagnostiskie biomarķieri, savukārt izobutirāts un izovalerāts var būt ET diferenciāldiagnostiskie biomarķieri. Izmaiņas fekāliju izobutirātā var būt specifiskākas ET nekā izmaiņas citās īso ķēdes taukskābēs.
Mūsu pētījumam ir vairāki ierobežojumi. Pirmkārt, uztura modeļi un pārtikas preferences var ietekmēt mikrobiotas ekspresiju, ir nepieciešami lielāki pētījuma paraugi dažādās populācijās, un turpmākajos pētījumos jāievieš visaptverošas un sistemātiskas uztura aptaujas, piemēram, pārtikas biežuma anketas. Otrkārt, šķērsgriezuma pētījuma dizains neļauj izdarīt secinājumus par cēloņsakarību starp īskajām taukskābēm (ĪĶT) un esophagealis myopathia (ET) slimības procesu. Ir nepieciešami turpmāki ilgtermiņa novērošanas pētījumi ar fekāliju ĪĶT līmeņu sērijveida mērījumiem. Treškārt, fekāliju ĪĶT līmeņu diagnostiskās un diferenciāldiagnostikas iespējas jāapstiprina, izmantojot neatkarīgus ET, HC un PD paraugus. Nākotnē jāpārbauda vairāk neatkarīgu fekāliju paraugu. Visbeidzot, pacientiem ar PD mūsu kohortā bija ievērojami īsāks slimības ilgums nekā pacientiem ar ET. Mēs galvenokārt salīdzinājām ET, PD un HC pēc vecuma, dzimuma un ĶMI. Ņemot vērā slimības gaitas atšķirības starp ET grupu un PD grupu, mēs pētījām arī 33 pacientus ar agrīnu PD un 16 pacientus ar ET (slimības ilgums ≤3 gadi), lai veiktu turpmāku salīdzinājumu. ĪĶT atšķirības starp grupām kopumā atbilda mūsu primārajiem datiem. Turklāt mēs neatradām korelāciju starp slimības ilgumu un ĪĶT izmaiņām. Tomēr nākotnē vislabāk būtu piesaistīt pacientus ar PD un ET agrīnā stadijā ar īsāku slimības ilgumu, lai pabeigtu validāciju lielākā izlasē.
Pētījuma protokolu apstiprināja Ruijin slimnīcas ētikas komiteja, kas ir saistīta ar Šanhajas Dzjao Tungas Universitātes Medicīnas skolu (RHEC2018-243). No visiem dalībniekiem tika saņemta rakstiska informēta piekrišana.
Laikā no 2019. gada janvāra līdz 2022. gada decembrim šajā pētījumā tika iekļauti 109 subjekti (37 ET, 37 PD un 35 HC) no Ruijin slimnīcas Kustību traucējumu centra klīnikas, kas ir saistīta ar Šanhajas Dzjao Tungas Universitātes Medicīnas skolu. Kritēriji bija šādi: (1) vecums 25–85 gadi, (2) pacientiem ar EST diagnoze tika noteikta saskaņā ar MDS darba grupas kritērijiem 42 un PD diagnoze tika noteikta saskaņā ar MDS kritērijiem 43, (3) visi pacienti pirms paraugu ņemšanas nelietoja anti-PD zāles. (4) ET grupa pirms fekāliju paraugu ņemšanas lietoja tikai β-blokatorus vai nelietoja nekādas radniecīgas zāles. Tika atlasīti arī HC, kas atbilst vecumam, dzimumam un ķermeņa masas indeksam (ĶMI). Izslēgšanas kritēriji bija: (1) veģetārieši, (2) nepietiekams uzturs, (3) hroniskas kuņģa-zarnu trakta slimības (tostarp iekaisīga zarnu slimība, kuņģa vai divpadsmitpirkstu zarnas čūla), (4) smagas hroniskas slimības (tostarp ļaundabīgi audzēji), sirds mazspēja, nieru mazspēja, hematoloģiskas slimības, (5) nopietna kuņģa-zarnu trakta operācija anamnēzē, (6) hroniska vai regulāra jogurta lietošana, (7) jebkādu probiotiku vai antibiotiku lietošana 1 mēnesi, (8) hroniska kortikosteroīdu, protonu sūkņa inhibitoru, statīnu, metformīna, imūnsupresantu vai pretvēža zāļu lietošana un (9) smagi kognitīvi traucējumi, kas traucē klīnisko pētījumu veikšanu.
Visi subjekti sniedza medicīnisko vēsturi, informāciju par svaru un augumu, lai aprēķinātu ĶMI, un viņiem tika veikta neiroloģiskā izmeklēšana un klīniskais novērtējums, piemēram, Hamiltona trauksmes vērtēšanas skalas (HAMA) 44 trauksmes rādītājs, Hamiltona depresijas vērtēšanas skalas-17 rādītājs (HAMD-17) 45 depresija, aizcietējumu smaguma pakāpe, izmantojot Veksnera aizcietējumu skalu 46 un Bristoles fekāliju skalu 47, un kognitīvās spējas, izmantojot Mini garīgās veselības pārbaudes (MMSE) 48. Autonomās disfunkcijas novērtējums pacientiem ar estētisko tremoru un Parkinsona slimību (PD) tika veikts, izmantojot Fana-Tolos-Marin klīniskā tremora vērtēšanas skalu (FTM) un būtisko tremora vērtēšanas skalu (TETRAS) 50. Tremora pētījumu grupa (TRG) 50 tika pārbaudīta pacientiem ar PT; tika pārbaudīta Kinsona slimības vērtēšanas skala (MDS-), ko sponsorēja Apvienotā Parkinsona slimības asociācija; UPDRS 51. versija un Hoehn and Yahr (HY) 52. versija.
Katram dalībniekam tika lūgts no rīta savākt fekāliju paraugu, izmantojot fekāliju savākšanas trauku. Pirms apstrādes traukus pārvietojiet uz ledus un uzglabājiet -80°C temperatūrā. Īskās ķēdes taukskābes (ĪĶT) analīze tika veikta saskaņā ar Tiangene Biotechnology (Shanghai) Co., Ltd. standarta darbībām. No katra subjekta tika savākti 400 mg svaigu fekāliju paraugu un analizēti, izmantojot īskās ķēdes taukskābes (ĪĶT) pēc sasmalcināšanas un ultraskaņas apstrādes. Atlasītās īskās ķēdes taukskābes (ĪĶT) fekālijās tika analizētas, izmantojot gāzu hromatogrāfijas-masas spektrometrijas (GC-MS) un šķidruma hromatogrāfijas-tandēma MS (LC-MS/MS).
DNS tika ekstrahēta no 200 mg paraugiem, izmantojot QIAamp® Fast DNA Stool Mini Kit (QIAGEN, Hilden, Vācija) saskaņā ar ražotāja norādījumiem. Mikrobu sastāvs tika noteikts, sekvencējot 16S rRNS gēnu uz DNS, kas izolēta no fekālijām, amplificējot V3-V4 reģionu. DNS tika pārbaudīta, izmeklējot paraugu 1,2% agarozes gelā. 16S rRNS gēna polimerāzes ķēdes reakcijas (PCR) amplifikācija tika veikta, izmantojot universālus baktēriju praimerus (357 F un 806 R) un divpakāpju amplikonu bibliotēku, kas konstruēta uz Novaseq platformas.
Nepārtrauktie mainīgie tiek izteikti kā vidējais lielums ± standartnovirze, un kategoriskie mainīgie tiek izteikti kā skaitļi un procenti. Dispersiju homogenitāti pārbaudījām, izmantojot Levena testu. Salīdzinājumi tika veikti, izmantojot divpusējus t testus vai dispersijas analīzi (ANOVA), ja mainīgie bija normāli sadalīti, un neparametriskus Manna-Vitnija U testus, ja tika pārkāpti normalitātes vai homoskedastiskuma pieņēmumi. Lai kvantitatīvi noteiktu modeļa diagnostisko veiktspēju un pārbaudītu īstermiņa fakultātes (SCFA) spēju atšķirt pacientus ar estrogēno toksikozi no pacientiem ar hepatītu vai Parkinsona slimību, izmantojām laukumu zem uztvērēja darbības raksturlīknes (ROC) līknes (AUC). Lai pārbaudītu saistību starp SCFA un klīnisko smagumu, izmantojām Spīrmena korelācijas analīzi. Statistiskā analīze tika veikta, izmantojot SPSS programmatūru (22.0 versija; SPSS Inc., Čikāga, IL), un nozīmīguma līmenis (ieskaitot P vērtību un FDR-P) tika iestatīts uz 0,05 (divpusējs).
16S sekvences tika analizētas, izmantojot Trimmomatic (0.35. versija), Flash (1.2.11. versija), UPARSE (8.1.1756. versija), mothur (1.33.3. versija) un R (3.6.3. versija) programmatūru kombināciju. Neapstrādāti 16S rRNS gēnu dati tika apstrādāti, izmantojot UPARSE, lai ģenerētu operacionālas taksonomiskās vienības (OTU) ar 97% identitāti. Taksonomijas tika norādītas, izmantojot Silva 128 kā atsauces datubāzi. Turpmākai analīzei tika izvēlēts relatīvās pārpilnības datu vispārējais līmenis. Salīdzinājumiem starp grupām (ET pret HC, ET pret PD) tika izmantota lineārās diskriminantu analīzes (LDA) efekta lieluma analīze (LEfSE) ar α slieksni 0,05 un efekta lieluma slieksni 2,0. Ar LEfSE analīzi identificētās diskriminējošās ģintis tika tālāk izmantotas Spīrmena korelācijas SCFA analīzei.
Lai iegūtu plašāku informāciju par pētījuma dizainu, skatiet ar šo rakstu saistīto Dabas pētījumu ziņojuma kopsavilkumu.
Neapstrādāti 16S sekvencēšanas dati tiek glabāti Nacionālā biotehnoloģijas informācijas centra (NCBI) BioProject datubāzē (SRP438900: PRJNA974928), URL: https://www.ncbi.nlm.nih.gov/Traces/study/?acc= SRP438900&o. =acc_s% 3Aa. Citi atbilstošie dati, piemēram, par zinātnisko sadarbību un akadēmisko apmaiņu pilnos pētniecības projektos, ir pieejami atbilstošajam autoram pēc saprātīga pieprasījuma. Datu nodošana trešajām personām bez mūsu piekrišanas nav atļauta.
Atvērtā pirmkoda kods tikai ar Trimmomatic (0.35. versija), Flash (1.2.11. versija), UPARSE (v8.1.1756. versija), mothur (1.33.3. versija) un R (3.6.3. versija) kombināciju, izmantojot noklusējuma iestatījumus vai sadaļu “Metode”. Pēc pamatota pieprasījuma atbilstošajam autoram var sniegt papildu skaidrojošu informāciju.
Pradeep S un Mehanna R. Kuņģa-zarnu trakta traucējumi hiperkinētisku kustību traucējumu un ataksijas gadījumā. Saistībā ar Parkinsona slimību. Apjukums. 90, 125–133 (2021).
Luiss, E. D. un Fausts, P. L. Esenciālā tremora patoloģija: neirodeģenerācija un neironu savienojumu reorganizācija. Nat. Pastor Nirol. 16, 69–83 (2020).
Gironell, A. Vai esenciālais tremors ir GABA disfunkcijas primārais traucējums? Jā. internacionalitāte. Rev. Neuroscience. 163, 259–284 (2022).
Dogra N., Mani RJ un Katara DP Zarnu-smadzeņu ass: divi signalizācijas veidi Parkinsona slimības gadījumā. Šūnu molekulas. Neurobioloģija. 42, 315–332 (2022).
Quigley, EMM. Mikrobiotas-smadzeņu-zarnu ass un neirodeģeneratīvās slimības. Current. Nellore. Neuroscience. Reports 17, 94 (2017).
Liu, XJ, Wu, LH, Xie, WR un He, XX. Fekālo mikrobiotu transplantācija vienlaikus uzlabo esenciālo tremoru un kairinātu zarnu sindromu pacientiem. Geriatric Psychology 20, 796–798 (2020).
Džans P. u.c. Specifiskas izmaiņas zarnu mikrobiotā esenciālā tremora gadījumā un to diferenciācija no Parkinsona slimības. NPJ Parkinson's disease. 8, 98 (2022).
Luo S., Džu H., Džans Dž. un Vans D. Mikrobiotas kritiskā loma neironu-gliju-epitēlija vienību regulēšanā. Izturība pret infekcijām. 14, 5613–5628 (2021).
Emins A. u.c. Divpadsmitpirkstu zarnas alfa-sinukleīna un zarnu gliozes patoloģija progresējošas Parkinsona slimības gadījumā. kustība. apjukums. https://doi.org/10.1002/mds.29358 (2023).
Skorvanek M. et al. Antivielas pret alfa-sinukleīnu 5G4 atpazīst gan atklātu Parkinsona slimību, gan prodromālu Parkinsona slimību resnās zarnas gļotādā. kustība. apjukums. 33, 1366–1368 (2018).
Algarni M. un Fasano A. Esenciālā tremora un Parkinsona slimības sakritība. Saistībā ar Parkinsona slimību. Apjukums. 46, С101–С104 (2018).
Sampson, TR et al. Zarnu mikrobiota modulē motoros deficītus un neiroiekaisumu Parkinsona slimības modeļos. Cell 167, 1469–1480.e1412 (2016).
Unger, MM et al. Īsās ķēdes taukskābes un zarnu mikrobiota atšķiras pacientiem ar Parkinsona slimību un vecumam atbilstošām kontroles grupām. Saistīts ar Parkinsona slimību. Apjukums. 32, 66–72 (2016).
Bleacher E, Levy M, Tatirovsky E un Elinav E. Metabolīti, ko mikrobioms regulē saimnieka imūnsistēmas saskarnē. J. Immunology. 198, 572–580 (2017).